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Avec des progrès plus rapides que dans tout autre domaine scientifique, beaucoup de choses se sont passées en neurosciences tout au long de l’année 2019. Voici trois domaines de recherche en neurosciences véritablement époustouflants qui remettent en question nos idées préconçues sur qui nous sommes ou qui nous pourrions être.
Au moment où nous parlons, les neuroscientifiques de l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive construisent littéralement des « cerveaux miniatures » génétiquement greffés avec de multiples versions de l’ADN de Néandertal. Grâce à la biotechnologie futuriste ascendante connue sous le nom de CRISPR , ces mini-cerveaux contiendront des amas de neurones vivants issus de cellules souches, effectuant une véritable activité cérébrale.
Bien qu’ils soient trop petits pour impliquer un comportement complexe comme la communication, ils devraient révéler des différences dans l’activité cérébrale fondamentale que les Néandertaliens auraient pu avoir. La génétique constitue ainsi une sorte de télescope historique pour les neurosciences, leur permettant d’observer le fonctionnement des cerveaux anciens. Tout cela à partir d’ADN conservé dans des fragments d’os depuis des dizaines de milliers d’années.
Et si vous pensez qu’il s’agit de quelque chose d’aussi simple que quelques cellules dans une boîte de Pétri… détrompez-vous. Les chercheurs allemands envisagent de connecter les mini-cerveaux de Néandertal à des robots afin d'observer leurs comportements. Encore plus ambitieux que l'intrigue d'un film de science-fiction futuriste, en cas de succès, l'esprit est tout simplement stupéfait de ce qui sera possible dans les années à venir – les robots domestiques néandertaliens, ça vous dit ?!
L’un des plus grands défis auxquels sont confrontés les neuroscientifiques est qu’il est très difficile d’étudier les cerveaux vivants. Même dans le cas de cerveaux décédés récemment, les neurones se décomposent rapidement dans les heures qui suivent la mort, se désintégrant littéralement. Pour relever ce défi, des neuroscientifiques enthousiastes de l'Université de Yale ont créé une biotechnologie d'avant-garde appelée BrainEx . Ce système de support de haute technologie a été conçu pour maintenir les cellules cérébrales en vie de manière à ce que les cheveux et les ongles continuent de croître après la mort.
Mettant la technologie à l'épreuve, les chercheurs ont utilisé BrainEx pour restaurer l'activité synaptique et la circulation dans un cerveau de porc mort depuis quatre heures. Le cerveau avait été retiré du porc et réanimé avec un apport sanguin artificiel utilisant un mélange exclusif d'agents protecteurs, stabilisants et de contraste. Cela s’est produit juste avant que la destruction des fonctions cellulaires et moléculaires ne commence. L'image ci-dessous montre la différence entre un cerveau de porc normalement désintégré 10 heures après la mort (à gauche) et des cellules apparemment saines sur un cerveau de porc ressuscité (à droite).
Voici la partie zombie. Même si les neurones étaient maintenus en vie, il n’y avait pas d’activité fonctionnelle de niveau supérieur dans les circuits cérébraux – donc vivants et morts à la fois. Ce passage de la fiction de type Frankenstein à la non-fiction montre comment les neurosciences peuvent transformer de grandes questions éthiques du plan philosophique au plan pratique.
La biotechnologie ne se limite pas aux cochons zombies, elle fonctionnera en principe avec n'importe quel type de cerveau de mammifère… y compris les humains ! Cette percée présente un énorme potentiel pour améliorer nos connaissances pratiques sur le fonctionnement de notre propre esprit. En même temps, cela semble terriblement proche de ramener les morts à la vie.
Sur une note plus inspirante, 2019 a également vu le développement d’un système informatique capable de traduire l’activité cérébrale en parole synthétisée. Il fonctionne en décodant les mouvements des muscles impliqués dans la parole via l'influx nerveux analysé par l'activité électrophysiologique. Les résultats d'une expérience menée à l' Université de Californie à San Francisco ont montré qu'une version prototype pouvait interpréter avec succès le langage à l'aide de signaux nerveux musculaires, si elle parlait lentement.
Les chercheurs espèrent améliorer la biotechnologie jusqu'à des vitesses de parole naturelles , qui sont d'environ 150 mots par minute. Pourtant, c’est déjà assez remarquable si l’on considère que seuls les signaux cérébraux sont mesurés. Voici une vidéo démontrant comment les schémas d'activité cérébrale du cortex somatosensoriel du locuteur, décodés en mouvements des voies vocales, peuvent ensuite être interprétés comme du langage.
De nombreux scientifiques ont déjà essayé de résoudre ce problème et ont échoué. Ces chercheurs ont adopté une nouvelle approche en créant des modèles d’intelligence artificielle pour créer des simulations des voies vocales. En effet, l’IA s’est ensuite apprise elle-même à partir d’une bibliothèque de données d’expériences vocales et a entraîné ses réseaux neuronaux à pouvoir décoder le langage à partir des mouvements vocaux. Ces développements pourraient constituer des étapes importantes dans la simulation de la biologie humaine dans des programmes informatiques à des fins de recherche.
D'un point de vue médical, de nombreux patients souffrant de problèmes de gorge ou neurologiques, tels qu'un accident vasculaire cérébral ou une paralysie, peuvent perdre complètement leur capacité d'élocution. Cette neurotechnologie couplée à un smartphone pourrait permettre aux sans-voix de parler normalement en temps réel, au quotidien, simplement en pensant à parler.
Cependant, comme la voix simulée ne nécessite que la lecture d’une petite région de l’activité cérébrale et que la parole peut être envoyée à pratiquement n’importe quel ordinateur, n’importe qui pourrait alors potentiellement communiquer silencieusement et secrètement avec toute personne possédant un smartphone et des écouteurs. Comme ce système pourrait être bidirectionnel, il représente une solution neurotechnologique littérale pour la télépathie humaine. Les possibilités sont infinies.
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